CN111022157A - 一种防止船舶主机排气消音器被海水腐蚀的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种防止船舶主机排气消音器被海水腐蚀的方法，将消音器与船舶主机的排气管路相连，所述消音器上的冷却水通道与闭环淡水管路相连，所述闭环淡水管路通过板式换热器与海水管路进行热量交换。本发明采取的方法采用淡水冷却消音器的方式，避免因海水腐蚀消音器产生内部泄露，形成海水盐析，堵塞排气通道的故障。

Description

一种防止船舶主机排气消音器被海水腐蚀的方法
技术领域
本发明涉及一种防止船舶主机排气消音器被海水腐蚀的方法，适用于采用水冷方式对船舶主机排气消音器进行冷却的场合。
背景技术
船舶主机是船舶的心脏，为整船提供动力。主机在工作时会产生较高的噪声，主要包括进气噪声、排气噪声、燃烧噪声及机械噪声等，其中主机排气噪声最为突出，主要是由低频噪声和谐波高频噪声组成，最大噪声高达135分贝。对战时船舶隐蔽性以及平时轮机人员身体健康和船舶环境造成较大危害。为降低排气噪声，解决因噪音带来的一系列问题，通常在主机排气口设计安装排气消音器，该消音器在允许气流通过的同时减少压力波和降低排气速度，达到消音目的。
由于消音器长时间受排气高温作用，因此消音器冷却系统是消音器不可缺少的一部分，通过冷却系统可将消音器热量带走。国外大型船舶和海上舰艇大部分采用的是干式消音器，其消音器和排烟管设置于上层甲板，主要依靠风冷，这种消音器通过改变排气气流的流程，使气流缓慢流动，并产生旋转，使气体内的火星充分燃烧，而未燃尽的灰粒与壁或网板相撞，达到熄灭火星的目的，灰粒集中排至灰箱或随气流排入大气中。国内的中小型船舶一般用的是湿式冷却方式，气流进入消音器后旋转并慢速流动，最终与海水水幕充分接触后达到扑灭火星目的，熄灭后的污灰随着海水水流到舱底。
但是由于海水腐蚀性强，长期在沿海航行的船舶普遍存在因腐蚀导致海水内部泄漏的问题，泄漏的海水经主机排烟高温盐析形成海盐堵塞排气通道导致排烟不畅、主机高温以及功率下降等问题，严重影响船舶主机的性能和使用寿命。据调研，在沿海航行的船舶，工作2～3年后都普遍存在海水内部泄漏、消音器堵塞，导致船舶主机高温、机油压力降低，功率下降等一系列问题，严重影响船舶主动力装置的可靠性。然而，由于主机排气消音器内部空间和结构的限制，无法进行焊接修补，只能打开消音器检查孔，切开消音筒，人工定期清理内部堵塞的海盐，待进厂大修时进行更换。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防止船舶主机排气消音器被海水腐蚀的方法，在不改变消音器消音效果的前提下，避免海水对消音器的腐蚀，从而提高消音器使用寿命和可靠性，降低主机故障率。
为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：一种防止船舶主机排气消音器被海水腐蚀的方法，将消音器与船舶主机的排气管路相连，所述消音器上的冷却水通道与闭环淡水管路相连，所述闭环淡水管路通过板式换热器与海水管路进行热量交换。
上述方案中，所述消音器的消音按顺序分为三个阶段：消音筒消音阶段、扩容腔消音阶段和喷淋消音阶段；消音筒消音阶段：主机工作时产生的高温废气通过排气管路进行到消音器内部的消音筒，消音筒上开有很多梅花状小孔，这些梅花状小孔具有低频和中频宽带消音性能，可以提高吸声系数；扩容腔消音阶段：高温气流在消音筒区反复碰撞噪音降低后进入消音器出口处的扩容腔，气流的流速降低，达到进一步消声的目的；喷淋消音阶段：经过两次消音后，在消音器的排气道处，从板式换热器流出的高温海水以喷淋的形式与从扩容腔排除的高温废气混合，从而降低了高温废气的流速，以达到再次消音的目的。
上述方案中，所述消音筒的长度可调节，从而调整与高温废气发生共振吸声高峰的位置。
上述方案中，所述消音筒上的梅花孔的平均直径8mm。
上述方案中，所述闭环淡水管路上还安装有膨胀水箱，用以补偿闭环淡水管路在循环过程中流失的淡水，同时还具有放气功能，用来释放热量交换过程中产生的气体，确保淡水管路压力和流量的稳定。
本发明的有益效果：（1）使用淡水取代海水对消音器的冷却，可避免因海水腐蚀而造成的船舶主机消音器泄露故障，能够有效降低船舶机舱噪声，增加消音器的可靠性和使用寿命，确保船舶主机安全可靠运行，同时减轻机舱人员工作强度，降低维修成本。（2）将淡水冷却后吸收的热量通过板式换热器传递给海水，并将产生的高温海水再通过喷淋的方式排出到舷外，就地取材，充分利用了海水资源。（3）消音器工作方式上，采用消音筒消音、扩容腔消音和喷淋消音三阶段消音法，对船舶主机的高温气体的噪声具有非常好的抑制效果。
附图说明
图1是实施例中船舶主机防腐蚀消音器组成图。
图2是实施例中消音器冷却工作流程图。
图中：1.膨胀水箱；2.淡水泵；3.消音器；4.扩容腔；5.板式换热器；6.海水泵；7.海底门。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行更详细的说明。
船舶主机防腐蚀消音器组成如图1所示，包括排气消音系统、淡水冷却系统和海水冷却系统三部分组成，其中，排气消音系统主要由消音器3、扩容腔4及排气管路组成，淡水冷却系统由膨胀水箱1、淡水泵2及淡水管路组成，海水冷却系统由海底门7、海水泵6、板式换热器5及海水管路组成。膨胀水箱1主要的作用是补偿循环中的淡水，保证系统始终具有足量的冷却淡水，同时还具有放气功能，可以释放系统工作中产生的气体，确保冷却水压力和流量的稳定；海水泵6从舷外抽取海水到板式换热器5中，实现了对淡水的冷却；淡水泵2对于提高系统中淡水压力，保证淡水流速有重要作用；板式换热器5用于连接淡水冷却循环系统和海水冷却系统，实现了海水和淡水热交换，实现了消音器冷却系统中淡水的循环；扩容腔4能够增加消音器出口容积，减小消音器内部压力，从而降低排气的流速，以达到消音的目的。
如图2所示，淡水冷却系统设计为闭式冷却系统，在主机工作之前，通过淡水泵2将淡水预先充满整个冷却水腔，主机工作之后会产生大量的高温废气，这时以淡水泵为动力，通过冷却淡水的循环工作，将消音器的热量带走。高温后的冷却淡水进入板式换热器5，并在板式换热器5中与海水进行热交换。循环淡水通过板式换热器5来降低温度，以便再次为消音器提供低温的冷却淡水，达到闭式的淡水冷却循环系统。在系统冷却水损失时可由储存冷却淡水的高置膨胀水箱1自动补充冷却水并排除系统内的空气。
海水冷却系统设计为开式冷却系统，舷外水由海水泵6提高压力后经海底门7进入板式换热器5，冷却被高温烟气加热后的淡水。经板式换热器5流出来的海水温度升高，在排气道处与扩容腔4处排出的烟气混合，实现再次消音的目的，最后混合气体排出舷外。
其中，消音器冷却工作过程中，排气消音系统完成了船舶主机废气的排气消音作用，淡水冷却循环系统和海水冷却系统共同实现了消音器防腐蚀作用。
一、排气消音。排气消音主要分三个阶段：消音筒消音阶段、扩容腔消音阶段、喷淋消音阶段。
消音筒消音阶段：主机工作时会产生大量的高温废气，这些高温废气通过消音器管路进入内部消音筒，消音筒上开设有许多梅花状小孔，这些小孔具有低频和中频宽带消音性能，可以提高吸声系数。消音筒的长度可以根据需要进行调整，从而改变与高温烟气发生共振吸声高峰的位置。
扩容腔消音阶段：高温气流在小孔消音区反复碰撞以降低噪音，而且在消音器出口处设计的扩容腔还可以降低排气的流速，达到进一步消声的目的。
喷淋消音阶段：经过两次消音后，在排气管道内，高温海水以喷淋的形式与高温废气混合，从而降低了高温废气的流速，以达到再次消音的目的。
二、消音器防腐蚀。舷外水通过海水管路由海底门进入，通过海水泵来提高海水流量及压力，输送海水到板式换热器对加热的淡水进行冷却。而后加热后的海水通过海水管路进入排气道再次对高温排气进行冷却，最后与高温排气混合排出舷外。海水未与消音器直接接触，从而降低了腐蚀性。
低温淡水从消音器出来后变成高温淡水，高温淡水在淡水泵作用下进入板式换热器，板式换热器有淡水和海水通道，低温海水对高温淡水进行冷却，冷却后的淡水再次进入消音器对高温排气进行冷却。淡水基本上没有腐蚀性，使用淡水冷却消音器能够有效保护消音器不被腐蚀。
用淡水直接冷却消音器，避免因海水腐蚀消音器产生内部泄露，形成海水盐析的现象，能有效预防排气通道堵塞的故障。

Claims (5)

1.一种防止船舶主机排气消音器被海水腐蚀的方法，将消音器与船舶主机的排气管路相连，其特征在于， 所述消音器上的冷却水通道与闭环淡水管路相连，所述闭环淡水管路通过板式换热器与海水管路进行热量交换。
2.根据权利要求1所述的一种防止船舶主机排气消音器被海水腐蚀的方法，其特征在于，所述消音器的消音按顺序分为三个阶段：消音筒消音阶段、扩容腔消音阶段和喷淋消音阶段；
消音筒消音阶段：主机工作时产生的高温废气通过排气管路进行到消音器内部的消音筒，消音筒上开有很多梅花状小孔，这些梅花状小孔具有低频和中频宽带消音性能，可以提高吸声系数；
扩容腔消音阶段：高温气流在消音筒区反复碰撞噪音降低后进入消音器出口处的扩容腔，气流的流速降低，达到进一步消声的目的；
喷淋消音阶段：经过两次消音后，在消音器的排气道处，从板式换热器流出的高温海水以喷淋的形式与从扩容腔排除的高温废气混合，从而降低了高温废气的流速，以达到再次消音的目的。
3.根据权利要求2所述的一种防止船舶主机排气消音器被海水腐蚀的方法，其特征在于，所述消音筒的长度可调节，从而调整与高温废气发生共振吸声高峰的位置。
4.根据权利要求2所述的一种防止船舶主机排气消音器被海水腐蚀的方法，其特征在于，所述消音筒上的梅花孔的平均直径8mm。
5.根据权利要求1所述的一种防止船舶主机排气消音器被海水腐蚀的方法，其特征在于，所述闭环淡水管路上还安装有膨胀水箱，用以补偿闭环淡水管路在循环过程中流失的淡水，同时还具有放气功能，用来释放热量交换过程中产生的气体，确保淡水管路压力和流量的稳定。
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